铁酸铋多铁性材料研究获突破性进展
2013-08-22 07:51:35 来源：上海张江高科 浏览次数：0
上海超级计算中心用户上海大学物理系任伟教授及其合作者，在多铁性材料的物理机制研究方面取得了突破性进展，提出了对铁电畴壁功能进行应变工程调控的重要概念。这一研究成果于近期发表在物理学界顶级学术刊物Physical Review Letters上（PRL 110, 187601, 2013)。该项目使用了上海超算中心的计算服务，并得到了863、上海市东方学者计划、上海市曙光学者计划、国家自然科学基金等支持。
多铁性是指在一定温度下物质中的铁电、铁磁和铁弹性有序共存的性质，具有这种性质的物质称为多铁性材料。多铁性材料的独特性能使其不仅具有深刻的理论研究价值，也具有广泛的实际应用前景，是未来信息存储、传感器件、激励器及其自动控制的全新的候选材料。因此，多铁性材料也成为了材料科学和凝聚态物理研究领域，继高温超导和庞磁电阻之后的又一热点前沿课题。
铁酸铋（BiFeO3）是一种典型的多铁性材料，具有非常大的自发铁电极化强度和远高于室温的铁电相变点和磁性相变点。在该材料中，铁电畴及其畴壁对铁电体的物理特性有巨大的影响，使其不仅可用于非挥发随机存储器和压电器件，而且在电子输运和光伏效应等方面也存在潜在的科学价值。
任伟教授及其合作者运用第一性原理计算研究了铁酸铋（BiFeO3）薄膜中71°，109°和180°三种不同类型的畴壁；发现这三种畴壁的能量均在BiFeO3薄膜从R相到T相转变的临界应变附近达到最大值。该成果预言应变将引起畴壁能的次序改变、增强面外极化以及导致畴壁内外原子结构的新变化，为纳米科学、相变以及多铁性材料等相关研究开创了一个新的方向，即畴壁功能的应变工程调控研究。